2016年4月1日

發現重力波!

作者/林俊鈺(國研院高速網路與計算中心副研究員,協助推廣產學界的高速計算應用。研究興趣為平行計算與天文物理。)、游輝樟(成功大學物理系副教授,專長為數值相對論與計算天文物理。

2015年的9月25日, 克勞斯(Lawrence Krauss)的一則推特引發了一陣譁然,雷射干涉儀重力波天文台(LIGO)發現重力波的傳聞不脛而走。獲得不少迴響,但也招來不少批評。反對者認為熱心傳播未公開的實驗結果並不適當:若屬實,似乎搶了LIGO鋒頭,若結果為誤判,則削弱了LIGO的公信力。這樣的憂慮不是沒有原因,因為LIGO想找到的訊號,是來自於重力波所造成僅僅只有10-21以下的長度變化比例。以臂長為四公里的大型干涉儀為例,僅僅只有約10-18公尺的變化,比質子直徑的百分之一還小。因此除了觀測困難,須隔絕所有非重力波所造成的震動外,還需要謹慎的資料分析,逐步比對觀測訊號與各種不同的波形樣板,以搜尋重力波訊號並反推波源性質。

愛因斯坦理論的證實
LIGO在今(2016)年2月11日證實了這個結果,愛因斯坦最後一個理論預測在百年後實現了。這個首次發現的強烈重力波訊號GW150914是來自於雙黑洞碰撞──很湊巧地,雙黑洞環繞、碰撞並融合的過程,是一個最簡單、並且在過去半個世紀以來研究最徹底的廣義相對論雙體系統。這兩個幾乎不自轉、約30倍太陽質量的黑洞,可能已經互繞了好幾百萬年,此時的運動大致仍符合牛頓力學。但緩慢輻射出的重力波,使得它們的軌道愈來愈近,且速度愈來愈快。......【更詳細的內容請見科學月刊第556期】

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